Кіріспе
Лазерлік ғылымда сәуле параметрінің көбейтіндісі (БПК) — лазерлік сәуленің дивергенция бұрышының (жартылай бұрыш) және сәулесінің ең тар нүктесіндегі радиусының (сәуле белдеуі) көбейтіндісі. БПК лазер сәулесінің сапасын және оның қаншалықты жақсы түрде шағын нүктеге фокусталатынын сипаттайды. Гаусс сәулесі ең төменгі БПК-қа ие, , мұндағы — жарықтың толқын ұзындығы. БПК жоғары оптикалық сапалы және белгілі фокустық қашықтығы бар линза арқылы фокустағаннан кейін сәуле ішіндегі бірнеше позицияға матрицалық детекторды немесе сканерлік ойықты профильді орналастыру арқылы оңай өлшенеді. БПК және M2 дұрыс алу үшін келесі қадамдар орындалуы тиіс: Сәуле белдеуінің жанында (сәуленің ең тар жері) 5 осьтік позицияда D4σ ендерін өлшеңіз. D4σ енін белден кем дегенде бір Рейли ұзындығы қашықтықтағы 5 осьтік позицияда өлшеңіз. 10 өлшенген деректерді келесі теңдеуге сәйкестендіріңіз: , мұндағы және — x немесе y бағытындағы таралудың екінші моменты (қараңыз), ал — сәуле белдеуінің орны, екінші момент ені . 10 дерек нүктесіне сәйкестендіру M2, , және -ні береді. Сигман барлық сәуле профильдері — Гаусс, жалпақ үсті, TEMxy немесе кез келген пішін — сәуле радиусы D4σ сәуле енінің анықтамасын қолданған жағдайда жоғарыдағы теңдеуді орындауы керек екенін көрсетті. Сәуле енінің басқа анықтамаларын қолдану жұмыс істемейді. Принцип бойынша, бел диаметрін алу үшін белден бір өлшем, ал алыс өрісте бір өлшем жасап, содан кейін оларды БПК есептеу үшін пайдалануға болады. Дегенмен, жоғарыдағы процедура тәжірибеде дәлірек нәтиже береді. Лазерлік дәнекерлеу және кесу сияқты жоғары қуатты лазерлер әдетте сәуледен үлгі алу үшін сәуле бөлгішін пайдалану арқылы өлшенеді. Үлгі алынған сәуле өте төмен интенсивтілікке ие және оны сканерлік ойық немесе пышақ жиегі профилімен өлшеуге болады. Лазерлік дәнекерлеу және кесу операцияларында сәуле сапасының жақсы болуы өте маңызды.
Measure the D4σ widths at 5 axial positions near the beam waist (the location where the beam is narrowest). Measure the D4σ widths at 5 axial positions at least one Rayleigh length away from the waist. Fit the 10 measured data points to , where and is the second moment of the distribution in the x or y direction (see ), and is the location of the beam waist with second moment width of Fitting the 10 data points yields M2, , and Siegman showed that all beam profiles—Gaussian, flat top, TEMxy, or any shape—must follow the equation above provided that the beam radius uses the D4σ definition of the beam width. Using other definitions of beam width does not work. In principle, one could use a single measurement at the waist to obtain the waist diameter, a single measurement in the far field to obtain the divergence, and then use these to calculate the BPP. The procedure above gives a more accurate result in practice, however. High power lasers, such as those used in laser welding and cutting are typically measured by using a beamsplitter to sample the beam. The sampled beam has much lower intensity and can be measured by a scanning slit or knife edge profiler. Good beam quality is very important in laser welding and cutting operations.